TR2022015571A2 - Bi̇r alkali̇ metal hi̇droksi̇t varliğinda bi̇sfenol a ve epi̇klorohi̇dri̇n reaksi̇yonuna dayanan sürdülebi̇li̇r epoksi̇ sentez ürünü ve üreti̇m yöntemi̇ - Google Patents

Abstract

Buluş, bir alkali metal hidroksit varlığında bisfenol A ve epiklorohidrin reaksiyonu ile üretilen atık oluşturmayan, çevre dostu, sürdürülebilir, katma değere sahip epoksi reçinelerinin hazırlanmasına ilişkin bir epoksi sentez ürünü ve üretim metodu geliştirilmesi ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME BIR ALKALI METAL HIDROKSIT VARLIGIN DA BISFENOL A VE EPIKLOROHIDRIN REAKSIYONUNA DAYANAN SÜRDÜLEBILIR EPOKSI TEKNIK ALAN Bulus, atik olusturmayan, çevre dostu, sürdürülebilir, katma degere sahip epoksi reçinelerinin hazirlanmasina iliskin bir epoksi sentez ürünü ve üretim metodu gelistirilmesi ile ilgilidir. ÖNCEKI TEKNIK Poliepoksitler olarak da bilinen epoksi reçineleri, 1909 yilinda Prileschajew tarafindan kesfedilmistir. Epoksi reçineler, asagidaki formda birden fazla epoksit grubu içeren düsük moleküler agirlikli pre-polimerler olarak tanimlanir: Yüksek mekanik özellikleri, birçok alt tabakaya yüksek yapiskanligi, iyi isi ve kimyasal dirençleri nedeniyle, su anda epoksi reçineleri, elyaf takviyeli malzemeler, genel amaçli yapistiricilar, yüksek performansli kaplamalar ve kapsülleme malzemeleri olarak islev gördükleri çok çesitli alanlarda yogun olarak kullanilmaktadir. Epoksi reçineler, kürleme reaksiyonlari yoluyla çok çesitli kürleme maddeleri kullanilarak kürlenen termoset reçinelerdir. Özellikleri, kullanilan epoksi reçinelerinin ve sertlestirici ajanlarin tipinin spesifik kombinasyonuna baglidir. En yaygin epoksi reçineleri, epiklorohidrinin (ECH), bisfenol A (BpA) ile reaksiyona girmesine dayanir, bu da bisfenol A diglisidil eter (genellikle BADGE veya DGEBA olarak bilinir) olarak bilinen farkli bir kimyasal madde ile sonuçlan ir. Bisfenol-A epoksi reçineleri bazik katalizör esliginde epiklorohidrinin bisfenol-A ile tepkimesinden elde edilmektedir. Reçinenin özellikleri tekrar eden birimlerin sayisina yani zincir uzunluguna göre degisiklik göstermektedir. Düsük molekül agirligina sahip reçineler daha akiskan yapidayken yüksek molekül agirlikli reçineler daha kivamli veya kati olma egilimi gösteriyor. Bisfenol A bazli reçineler en yaygin olarak ticarilestirilen reçinelerdir, ancak özel reçineler üretmek için diger bisfenoller ve hammaddelerle (alifatik glikoller, fenol ve o-kresol novolaklari vb.) degistirilerek benzer sekilde epiklorohidrin ile reaksiyona girebilmektedir. Sonuç olarak konu edinilen epoksi reçineler, bisfenollerin ve epiklorohidrin ile reaksiyonlari gibi birçok farkli yöntem sayesinde birçok farkli özelliklerde ve teknik alanda kullanilabilmektedir. CN105294992 numarali patent, polimer bilesikleri alaniyla, özellikle açik renkli bir bisfenol A glisidil eter tipi epoksi reçinesinin bir hazirlanma yöntemiyle ilgilidir. Yöntemde bisfenol A ve epiklorohidrin 0.5:2.5-20 molar derisim oraninda belirlenerek karistirilmakta ve ardindan reaksiyona girmek üzere 1:1.3-1.8 molar derisim oraninda sodyum hidroksit eklenmektedir. Reaksiyon sonucu olusan yan ürünlerin ortamdan uzaklastirilmasi diyatomlu toprak ile gerçeklestirilmektedir. Açik renkli bir bisfenol A glisidil eter epoksi reçinesi elde etmek için reaksiyon karisiminin ayrilmasi ve saflastirilmasi asamasinda, ayirma ve saflastirma yöntemi spesifik olarak: çözücü içinde çözünen reaksiyon karisiminin tekrar ayrilmasi, su ile yikanmasi ve diyatomlu ile filtrelenmesi islemlerine tabi tutulmaktadir. CN111574482 numarali patent, özellikle epoksi bisfenol florürün verimli bir sekilde katalize edilmesi ve sentezlenmesi için bir yöntemle ilgilidir. Epoksi bisfenol sentez yöntemi ile bisfenol florürün epiklorohidrin ile 1:10-25 molar derisim oraninda reaksiyona girmesi ardindan NaOH'i kapsayan alkali eklenmesi ve su ile yikama ardindan filtrasyon islemi uygulanarak olusan tuz süzülmesi ve desolventizasyon islemi ile atik su miktari azaltilarak epoksi ürün veriminin %90'in üzerine çikartilmasi saglanmaktadir. US4132718 numarali patent, bir alkali metal hidroksit varliginda epiklorohidrinin 2,2- bis(p-hidroksifenil) propan (bisfenol A) ile reaksiyonu yoluyla sivi epoksi reçinelerinin hazirlanmasi ile ilgilidir. Reaksiyon sartlari, bisfenol A ile epiklorohidrin 1:15 molar derisim oranini geçmeyecek sekilde belirlenmektedir. Bisfenol A ie epiklorohidrinin 1:15 molar derisim oraninda karismasinin ardindan 1:1-1.05 molar derisim oraninda da %40-50 konsantre sulu alkali metal hidroksit çözeltisinin karisima ilavesi ile besleme islemi gerçeklesmektedir. Reaksiyonun tamamlanmasi ile alkali metal klorürü yikamak için reaksiyon ürünlerine su eklenebilmekte ve sulu faz daha sonra epiklorohidrin içinde sivi epoksi reçinesinin bir çözeltisinden olusan organik fazdan ayrilabilmektedir ve ortamin sürekli olarak kendi kendini temizleyen bir filtre kagidi yardimiyla alkali metal klorürün ortamdan uzaklastirilmasi ve atik suyun damitilmasini içeren epoksi üretim yöntemi saglanmaktadir. Ilgili teknik alanda epoksi reçine üretim alani için mevcut teknikteki yöntemlerin, çevreye verilen zararin azaltilmasi üzerine atik olusumunun önlenmesi amaciyla gerekli özelliklere ve sürece sahip olmamasi, bu sebep ile baslica çevreyi kirletmesi olmak üzere zararli etkiler göstererek ve malzemelerin israfina yol açmasi sonucunda zaman ve maliyet israfi zarar neden olmasi ile ilgili dezavantajlara sahip olduklari bilinmektedir. Sonuç olarak, yukarida bahsedilen tüm sorunlar, ilgili teknik alanda bir yenilik yapmayi zorunlu hale getirmistir. BULUSUN KISA AÇIKLAMASI Mevcut bulus yukarida bahsedilen dezavantajlari ortadan kaldirmak ve ilgili teknik alana yeni avantajlar getirmek üzere, çevre dostu, sürdürülebilir, katma degere sahip epoksi reçinelerinin hazirlanmasina iliskin bir epoksi sentez ürünü ve üretim metodu ile ilgilidir. Bulusun bir amaci, çevre dostu bir epoksi reçine üretim yöntemi ortaya koymaktir. Bulusun bir amaci, sürdürülebilir bir epoksi reçine üretim yöntemi ortaya koymaktir. Bulusun bir amaci, üretim sürecinde atik olusumu önlenen bir epoksi reçine üretim yöntemi ortaya koymaktir. Bulusun bir amaci, düsük maliyetli bir epoksi reçine üretim yöntemi ortaya koymaktir. Bulusun bir amaci, kisa sürede gerçeklesen pratik bir bir epoksi reçine üretim yöntemi ortaya koymaktir. Bulusun bir amaci, katma deger sahip bir epoksi reçine ortaya koymaktir. Tüm bu faydalari saglamak üzere bulus, asagidaki islem adimlarini - Reaksiyon ortamina bisfenol A ve epiklorohidrin bilesenlerinin eklenmesi, Burada söz konusu bisfenol A/epiklorohidrin miktarinin 1:15-1 :20 mol derisim arasinda bir degerde olmasi, Burada söz konusu reaksiyon ortaminin sicakliginin ilk olarak 40 0C'ye kadar isitilmasi ve bahsedilen sabit sicaklikta 50 ila 70 dakika boyunca bekletilmesi ve akabinde 50 OC'ye kadar isitilmasi, - Reaksiyon ortamina %49'luk NaOH bilesenin eklenmesi, - Karistirma isleminin uygulanmasi ile homojen hale getirilmesi, - Filtreleme islemlerinin uygulanmasi, - Filtreleme islemi sonucunda elde edilen ürüne vakum ile kurutma isleminin uygulanmasi, Burada sözü edilen vakum ile kurutma isleminin 100 ila 150 OC sicakliklari arasinda bir degerde olmasi, Vakum prosesinin ise 750 ila 900 mmHg arasinda bir degere sahip olmasi, Vakum isleminin 100 ila 200 dakika arasinda bir degere sahip olmasi, içermesi ve islem adimlari gerçeklestirilirken herhangi bir yikama islemine gerek duyulmaksizin suyun kirlenmesinin önlenmesi, çevre dostu, sürdürülebilir epoksi reçine üretimi için bir yöntem olmasi ile karakterize edilmektedir. Bulusun mümkün yapilanmasi, söz konusu filtreleme isleminde 10 ila 100 mikrometre arasinda bir degere sahip gözeneklerin kullaniliyor olmasidir. Bulusun mümkün yapilanmasi, karistirma isleminin en az 15 dakika boyunca gerçeklestiriliyor olmasidir. Bulusun mümkün yapilanmasi, reaksiyon ortamina NaOH, BpA:NaOH olacak sekilde 1:1-1.5 molar derisim oranlari arasinda bir degerde ekleniyor olmasidir. BU LUSUN DETAYLI AÇIKLAMASI Bu detayli açiklamada bulus konusu çevre dostu, sürdürülebilir, katma degere sahip epoksi reçinelerinin hazirlanmasina iliskin bir epoksi sentez ürünü ve üretim metodu gelistirilmesi ile ilgili olup sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak örneklerle açiklanmaktadir. Bulusta "epoksi" ifadesi genel olarak "oksiran", yani epoksi halkasi içeren oldukça genis bir reaktif bilesik grubunu ifade etmek için kullanilmaktir. Üç üyeli epoksi halkasi temelde iki karbon atomuna baglanmis bir oksijen atomundan olusmakta ve üç üyeli halkadaki gerilimden dolayi oldukça reaktif özellik gösteren bu halka yapisi çogu kimyasalla kolaylikla tepkime vermektedir. Bulusta "epoksi reçine", birden fazla epoksit grubu içeren düsük molekül agirlikli polimer öncüleri anlami ile ifade edilmektedir. Bu reçineler çesitli kürleme maddeleri kullanilarak daha dayanikli ve oldukça yüksek sicakliklarda bozunan termoset malzemelere dönüsmektedir. Bulusta "bisfenol A", (CH3)2C(CeH4OH)2 formülüne sahip sentetik organik bilesik anlami ile ifade edilmektedir. Bisfenol A iki hidroksifenil grubu barindirmakta ve difenilmetanlar ve bisfenoller altinda incelenmektedir. Renksiz kati halde bulunan bisfenol A, organik çözücülerle çözünse de suda çok az çözünür. Günümüzde, epoksi termosetlerin yaklasik %90'i epiklorohidrin ile bisfenol A'nin sodyum hidroksit varliginda tepkimesinden elde edilen bisfenol-A diglisidil eteri türü epoksi monomerlerinden elde edilmektedir. Bulus içerisinde "BpA" olarak kisaltilmaktadir. Bulusta "epiklorohidrin", bir organoklorin bilesigi ve bir epoksit anlami ile ifade edilmektedir. Epiklorohidrin, enantiyomerlerin rasemik bir karisimi olarak bulunan kiral bir moleküldür ve epiklorohidrin oldukça reaktif bir eIektrofiIik bilesiktir. Bulus içerisinde "ECH" seklinde kisaltilmaktadir. Bulusta "sodyum hidroksit", sodyum katyonlari (Na+) ve hidroksit anyonlari (OH') içeren beyaz renkli kati bir iyonik bilesik anlami ile ifade edilmektedir. Alkali metal hidroksit olarak kullanilmakta olan sodyum hidroksit bulus içerisinde "NaOH" seklinde kisaltilmaktadir. Mevcut bulusa konu epoksi reçine üretim yöntemi bünyesinde, esas bilesenler olarak, bisfenol-A ile epiklorohidrin içermektedir. Bulusa konu bisfenol A ve epiklorohidrin tercihen, bisfenol A/epiklorohidrin olacak sekilde 1:15-20 molar derisim arasinda bir degerdedir. Söz konusu epiklorohidrinin derisimi arttirilmasi neticesinde, endokrin bozucu, toksik etkiye sahip bisfenol A orani azaltilarak çevreye verilen zarar azaltilmaktadir.Epiklorohidrin derisiminin arttirilmasi çevresel atik olusuturulmasi açisindan uygun degildir. Mevcut bulus sahipleri, çevreye atik olusturmayan bir sentez için optiumum bisfenol A ve epiklorohidrin derisim oranlari tespit etmislerdir. Buna göre burada verilen deger araliklari sayesinde reçine içerisinde uzaklastirilmasi gereken epiklorohidrin miktari azaltmakta ve sentez için kullanilacak enerji azalacaktir. Mevcut bulusa konu epoksi reçine üretim yöntemi bünyesinde, alkali metal hidroksit içermektedir. Bulusa konu alkali metal hidroksit olarak tercihen agirlikça %49 oraninda NaOH kullanilmaktadir. Söz konusu reaksiyon ortami, BpA:NaOH olacak sekilde 1:1-1.5 molar derisim oranlari arasinda bir degerde NaOH ile beslenmektedir. Bulusa konu NaOH, nem çekici özellige sahip olmasi ve pH'i yüksek degerlere ulastirmasi ile ortamdaki kalan tüm nemin uzaklastirilmasi ve ortamin baziklestirilmesini saglamaktadir. Mevcut bulusa konu epoksi reçine üretim yöntemi bünyesinde, bes boyunlu reaksiyon bolunu içermektedir. Bulusa konu bes boyunlu reaksiyon balonu, isitici, karistirici ve kondansatör içermekte ve reaksiyon için gerekli ortami saglamaktadir. Mevcut bulusa konu epoksi reçine üretim yöntemi bünyesinde, damlatma hunisi içermektedir. Bulusa konu damlatma hunisi, agirlikça %49'luk NaOH sulu çözeltisinin reaksiyon ortamina katilmasini saglamaktadir. Teknikte bilindigi üzere epoksi reçine üretim yönteminde gerçeklestirilen reaksiyon sonucu olusan safsizliklarin giderilmesi, saf su ya da solvent kullanilarak yikama ve saflastirma islemi ile gerçeklestirilmektedir. Fakat söz konusu yikama islemi esnasinda sentez sonrasi saf su ve/veya solvent ile yikama esnasinda reçine içerisinde kalan suyun ve/veya solventin reçine içerisinden uzaklastirilamamasi sonucu ürünün kullanilamama sorunu ile karsi karsiya kalinabilmektedir. Bahsedilen teknik dezavantaji ortadan kaldirmak üzere mevcut bulus sahipleri, ilgili teknik alan yikama prosesi kaldirilarak reçine içerisinde kalan NaCl tuzlarindan daha küçük mikronda filtre kagidi seçilerek tuz tutma islemi uygulamaya çalismislardir. Söz konusu reaksiyon tamamlandiktan sonra ara ürünün, olusan NaCl tuzlarindan uzaklastirilmasinin, 10-100 mikron araliginda filtre kagidi kullanilmasi ile süzülerek saglanmasi gerektigi mevcut bulus sahipleri tarafindan tespit edilmistir. Buna göre bu bulusta, safsizliklarin, epoksi reçinenin bozunmasina neden olmadan uzaklastirilmasi hedef iken; söz konusu prosesin kaldirilmasini saglayan yöntem ile atik olusumu ile çevre kirliligi ve malzeme israfinin önlenmesini saglamaktadir. Bulusun en tercih edilen düzenlenmesinde epoksi reçine üretim yöntemi, bes boyunlu reaksiyon balonu içerisine 1:15-20 molar derisim oranda bisfenol A ve epiklorohidrin beslenmesi ile karisim sicakligi 40°C olana kadar isitma isleminin yapilmasi ve 40°C'de 50 ila 70 dakika arasinda bir süre boyunca karistirma islemine devam edilmesi ile ardindan sicakliginin 50°C'ye kadar isitilmasi sonrasi reaksiyon ortamina %49'luk NaOH sulu çözeltisi eklenmesi islem adimlarini içermektedir. Bulusa konu NaOH beslemesi tamamlandiktan sonra en az 15 dakika boyunca karistirma islemine devam edilmekte ve filtreleme prosesine geçilmektedir. Bulusun esas düzenlenmesinde, filtreleme prosesi, bulusa konu reaksiyon tamamlandiktan sonra elde edilen ara ürünün 10-100 mikron filtre kagidi yardimi ile süzülerek olusan sodyum klorürden ayrilmasi seklinde gerçeklesmektedir. Tercih edilmesi durumunda, söz konusu tuzdan ayrilan epoksi reçine ara ürünü 100 ila 150°C arasinda bir sicaklikta ve 750 ila 900 mmHg arasinda bir degerde vakum altinda 100 ila 200 dakika arasinda bir süre boyunca tutulmaktad ir. Tüm bahsedilen yikama prosesi kaldirilarak olusturulan epoksi reçine üretim yöntemi sayesinde söz konusu esas bileseni saflastirma islemini içeren 10-100 mikron filtre kagidi ile filtreleme prosesi sayesinde çevre dostu, sürdürülebilir ve katma degere sahip epoksi reçine ve üretim yöntemi gelistirilmektedir. Teknikte bilinen BpA'nin tüm dezavantajlari bilinen fakat epoksi reçine üretiminde kullanilan en yaygin kimyasal olmasina karsin bulusa konu BpA'nin zararli etkilerini en aza indirilmesi ve bunu yaparken epoksi reçinenin kalitesinin düsürülmemesi adina epiklorohidrin derisimi arttirilarak çevreye verilen zararin önlenmesi söz konusudun Ayni zamanda epoksi reçine üretim asamasinda yikama isleminin gerçeklesmesi ile epoksi reçine ürün verimini azaltmasini önlemek adina yikama islem adimina gerek kalmaksizin 10-100 mikron filtre ile filtreleme prosesi saglanarak epoksi reçine verim kaybi ve atik olusturmadan safsizliklardan ayirma islemi saglanabilmektedir. Bulusun esas yapilanmasinda, epoksi reçine sentez ürünü ve üretim yöntemi bünyesinde içerdigi bilesen oranlari ve islem basamaklari ile katma degere sahip epoksi reçine ve atik olusturmayan, çevre dostu, sürdürülebilir epoksi reçine üretim yöntemi gelistirilmesi saglanmaktadir. Bu yönüyle elde edilen epoksi reçinenin, birçok farkli alanda kullanimi daha da artacaktir. Bulusun koruma kapsami ekte verilen istemlerde belirtilmis olup kesinlikle bu detayli anlatimda örnekleme amaciyla anlatilanlarla sinirli tutulamaz. Zira teknikte uzman bir kisinin, bulusun ana temasindan ayrilmadan yukarida anlatilanlar isiginda benzer yapilanmalar ortaya koyabilecegi açiktir. TR TR TR TR TR

Claims (4)

1.ISTEMLER Bulus, asagidaki islem adimlarini; Reaksiyon ortamina bisfenol A ve epiklorohidrin bilesenlerinin eklenmesi, Burada söz konusu bisfenol A/epiklorohidrin miktarinin 1:15-1 :20 mol derisim arasinda bir degerde olmasi, Burada söz konusu reaksiyon ortaminin sicakliginin ilk olarak 40 0C'ye kadar isitilmasi ve bahsedilen sabit sicaklikta 50 ila 70 dakika boyunca bekletilmesi ve akabinde 50 OC'ye kadar isitilmasi, Reaksiyon ortamina %49'luk NaOH bilesenin eklenmesi, Karistirma isleminin uygulanmasi ile homojen hale getirilmesi, Filtreleme islemlerinin uygulanmasi, Filtreleme islemi sonucunda elde edilen ürüne vakum ile kurutma isleminin uygulanmasi, Burada sözü edilen vakum ile kurutma isleminin 100 ila 150 OC sicakliklari arasinda bir degerde olmasi, Vakum prosesinin ise 750 ila 900 mmHg arasinda bir degere sahip olmasi, Vakum isleminin 100 ila 200 dakika arasinda bir degere sahip olmasi, içermesi ve islem adimlari gerçeklestirilirken herhangi bir yikama islemine gerek duyulmaksizin suyun kirlenmesinin önlenmesi, çevre dostu, sürdürülebilir epoksi reçine üretimi için bir yöntem olmasi ile karakterize edilmesidir. .

2.Istem 1'e uygun bir yöntem olup özelligi; söz konusu filtreleme isleminde 10 ila 100 mikrometre arasinda bir degere sahip gözeneklerin kullaniliyor olmasidir.

3. Istem 1'e uygun bir yöntem olup özelligi; karistirma isleminin en az 15 dakika boyunca gerçeklestiriliyor olmasidir.

4. Önceki istemlerden birine uygun bir yöntem olup özelligi; reaksiyon ortamina NaOH, BpA:NaOH olacak sekilde 1:1-1.5 molar derisim oranlari arasinda bir degerde ekleniyor olmasidir. TR TR TR TR TR